2023年度國家最高科學技術獎獲得者李德仁:讓測繪遙感強國惠民

2024-06-25     中國經濟網

測繪遙感被稱為國家測繪事業的「尖兵」。我國測繪遙感水平從初期的跟跑、並跑向如今的領跑邁進,離不開測繪遙感科技的領軍人物――李德仁。他秉持「在測繪遙感領域要有中國人自己的數據」的信念,鑄就了一個又一個科技輝煌。

作為我國高精度高解析度對地觀測系統的開創者之一,李德仁勇攀科學高峰,在多項技術上實現重大創新突破,蒼穹之上擦亮了「東方慧眼」。在他的心中始終有一個堅定的聲音:「科學是要為國家服務的。」

求學:一篇論文解決學界難題

李德仁院士常用「不停歇地思索,不停歇地創新,不停歇地奮鬥」來形容自己走過的歷程。而這種堅定的學術追求和創新精神,早在他年少時期就開始紮根發芽。

1951年,11歲的李德仁以優異的成績從江蘇養正小學畢業,考入泰州中學,1957年高中畢業被武漢測繪學院錄取。

大學期間,李德仁膽子大、愛提問,常把自己對名家著作的質疑寫成讀書心得,到處尋找老師求解。讀書時,他幾乎看遍了所有專業文獻,並做了大量筆記。但李德仁總覺得,這些測量和製圖刊物里,有些被認定為「真理」的論述存在一定的問題。

他直言不諱地指出裡面的問題,將自己的觀點寫成文章,並將其送給著名科學家、中國航測與遙感學科奠基人王之卓教授,請他指正。看了李德仁的文章,王之卓十分興奮,不僅在文稿上批閱圈點,還邀請他到家中討論,兩人聊得十分投機,師生二人由此結緣。

大學畢業後,李德仁被分配到國家測繪局地形二隊,隨後因種種原因,1971年又被分配到石家莊水泥製品廠。

在水泥廠工作期間,李德仁堅持做好分配給自己的每一件事,在工作中精進業務,創新性地研製了一種新的硫鋁酸鹽水泥。面對從測繪到水泥的巨大專業跨越,李德仁說:「無論從事什麼專業,學習知識基本技能、做人的品德、做學問的方法都是相通的,不管什麼工作都要做好。」

逆境歲月里,他的專業學習從未停歇,內心的夢想也從未熄滅。

1978年,國家恢復研究生招生考試,39歲的李德仁如願考上王之卓的研究生。3年後,他以全優成績獲得了碩士學位。

1982年10月,李德仁以訪問學者身份遠赴德國。在波恩大學,初到庫普費爾實驗室,李德仁便發現該實驗室的區域網平差程序狀態不穩定。他向庫普費爾教授要來程序,一個星期便將修改好的程序交回,讓教授大感驚訝。隨後,他用德文寫出了論文《克服自檢校平差中過度參數的三種方法》。當時「系統誤差」這一問題在國際測量學界已「塵埃落定」,科學家們的著力點轉向尋找測量學中的粗差,李德仁卻另闢蹊徑,提出從驗後方差分量估計原理出發,提出了選權疊代粗差檢測方法,並在國外學術期刊上發表。

隨後,李德仁轉到斯圖加特大學,成為阿克曼教授的博士生。僅僅不到兩年,李德仁用德文完成了博士論文《攝影測量平差中控制點粗差和像片系統誤差可區分的理論及實驗研究》,以「1分加5星」的成績創下了德國斯圖加特大學歷史最高分,同時也解決了測量數據系統誤差、粗差和偶然誤差的可區分性這一測量學界難題。

「我們與外國有很大差距,我要趕快回國。」博士畢業後,他毫不猶豫地拒絕了多家國外機構的高薪邀約,毅然回國,於1985年2月回到母校武漢測繪科技大學任教,開啟了漫長的科研求索之路。

求索:勇攀測繪遙感科技高峰

回國以後,李德仁致力於我國遙感對地觀測水平的提升,持續開展了基礎理論和重大技術創新,取得一個又一個卓越成果。

――開創了國產高解析度遙感影像及應用,實現了「從無到有」「從有到好」的全新跨越。

「當時世界上不少已開發國家已經有了自己的高解析度對地觀測衛星系統,而中國只能苦苦追趕。」回憶起這段經歷,李德仁表示,受部分核心器件所限,高精度定位必須依賴地面控制點,嚴重製約了國產遙感衛星在國民經濟和國家安全中的廣泛應用。

為了扭轉這一局面,他主持設計論證了我國第一顆民用測繪衛星「資源三號」的系統參數,建立了衛星遙感影像的高精度幾何處理技術體系,大幅提高了衛星遙感影像的自主定位精度。

隨後,李德仁又帶領團隊主持設計並建立了衛星地面定標場,通過地面高精度定標場和大規模區域網平差等方法,將「資源三號」衛星影像無地面控制點的定位精度從300多米提高到3米至5米,解決了國產衛星無地面控制點的高精度測圖技術瓶頸,完成了9000多萬平方千米的全球1:5萬測圖,開創了國產衛星高精度測圖從國內走向全球的新時代。

李德仁開創性地提出了遙感數據的高精度智能處理理論框架,帶領團隊攻克了多類型高分辨遙感衛星「時空譜」信息高精度處理關鍵技術、空地遙感連續動態高精度實時位姿測量的瓶頸技術等難題,突破了天―空―地遙感影像「目標搜索―實時定位―變化發現―時空分析」智能在軌處理的核心技術,形成了遙感數據高精度智能處理技術體系,滿足了我國遙感衛星地面處理的重大需求,為我國測繪遙感事業的發展進步作出了突出貢獻。

――引領傳統測繪到信息化測繪遙感的根本性變革。

李德仁主持研發了3S集成的航空遙感與低空無人機遙感數據獲取與實時處理系統,使航空攝影測量達到不用或少用地面控制點,減少了90%的野外測量工作量。

在地面測繪遙感系統方面,為了解決地面快速定位定姿和高精度測量難題,李德仁主持研發了我國第一代地面移動測量系統,突破多傳感器集成與影像數據實時處理關鍵技術,推動了地面移動測量的變革。目前,該系統已發展成為無人駕駛的移動測量機器人,廣泛應用於數字城市、數字電網、應急測繪等領域,為國民經濟建設和國防建設提供了有力支持。

「科研人員的成果,無論是技術還是產品,都應該取之於民、用之於民,最終的目標是造福國人。」李德仁說,如今在帶領團隊致力於技術創新的同時,他還積極推進地球空間信息高新技術的產業化。

情懷:科學要為國家服務

「愛我中華,興我家邦」,這是李德仁的曾祖父留下的家訓首句。這也讓他始終胸懷「國之大者」,提倡「不僅要低頭做學問,還要抬頭看方向」,始終聚焦學科發展前沿和國家重大需求開展科學研究和技術創新。用他自己的話說,就是「一輩子為國家服務」。

他學成歸國時,強軍、富國、利民是當時國家和社會所亟需。為此,他的所有研究都是圍繞這三個需求展開,致力於讓遙感測繪成為為國防建設、經濟發展和百姓生活服務的科學。

不做無組織的科研、不做低水平重複的科研、創造更多應用場景、抓緊從研發到應用的鏈條,是李德仁始終秉持的科研原則。

在這一原則指引下,他選擇攀爬更高的科學山峰,「東方慧眼」也應運而生。

近年來,李德仁帶領團隊積極開展通導遙一體化天基信息實時服務系統關鍵技術攻關和實驗衛星研製,同步啟動了珞珈系列科學試驗衛星工程,目前已經研製發射了四顆珞珈系列衛星。「珞珈」工程其實就是「東方慧眼」的「先遣隊」。

2022年起,李德仁帶領團隊開展了「東方慧眼」智能遙感衛星星座項目論證工作。2023年4月,「東方慧眼」一期工程正式啟動,目標是建成200多顆高解析度光學衛星、雷達衛星、高光譜衛星的智能星座,為全球用戶提供高精度、智能、實時的遙感信息服務,拓展遙感產業應用範圍。2024年2月3日,「東方慧眼」星座首星――高分01星成功發射,順利實現業務化運行。

「東方慧眼」是李德仁帶領團隊不斷探索的最新集成創新。「這件事干成了,就能解決現有的通信、導航、遙感衛星系統各成體系、孤立運行和服務方式難以滿足經濟社會發展需求的問題。我們就能實現由航天大國向航天強國的跨越。」李德仁自豪地說。

責任:20年堅持傳道授業

在所有頭銜中,李德仁最鍾愛的是「教師」。他說,「我人生最大的樂趣就是成為一名老師,我的責任是傳承學問、培養接班人。我的學生遍布世界各地,在測繪遙感領域內外各有建樹。這是他們勤奮努力的結果,也是我為之高興的最大成果」。

在武漢大學《測繪學概論》課上,李德仁與武漢大學測繪領域5位院士一起,每年堅持給測繪遙感本科生上基礎課。這一門課,6個院士,持續講授了20年。

「現在我們的科研團隊可以和國際測繪巨頭平等對話,有人說這是我們最大的成果。但我覺得世界科技的競爭首先是人才的競爭,培養更多創新型人才,讓測繪科學後繼有人,才是我們永恆的課題。」李德仁說。

除了是科學家,李德仁還是成果豐碩的教育家,推動了我國測繪遙感和地理信息教育的快速發展。他培養的學生遍布全球重要崗位,其中1人當選中國科學院院士,1人當選中國工程院院士,10餘人次入選國家高層次人才計劃,多人成為國內外知名高校教授。

2022年,在李德仁的推動下,武漢大學聯合10多所高校,共同論證遙感科學與技術一級學科建設,報國務院學位委員會審議通過,「遙感科學與技術」正式成為交叉門類一級學科。

李德仁的第27位博士、測繪遙感信息工程國家重點實驗室副主任王密認為,「作為戰略科學家,李老師最大的貢獻是推動了我國衛星遙感領域的關鍵技術發展。他常教導我們,做科研工作要用小錢辦大事,要將國家需求放在第一位,要致力於解決國家的重大問題」。(經濟日報記者 李思雨)

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/8eafdf8b118861f474abcc85643656e3.html